Aufgabenbeispiele von MGK Klasse 8
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Binär aus Dezimal
Beispiel:
Gib die Zahl 243 im Binärsystem an.
Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 243 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:
243 = 128 + 115 = 128 + 64 + 51 = 128 + 64 + 32 + 19 = 128 + 64 + 32 + 16 + 3 = 128 + 64 + 32 + 16 + 2 + 1
= 1⋅128 + 1⋅64 + 1⋅32 + 1⋅16 + 0⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 1⋅1
Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 243 = (1111.0011)2
Dezimal aus Binär
Beispiel:
Gib die Zahl (111.1011)2 im Dezimalsystem an.
Als Dezimalzahl
Um die (für uns normale) Dezimalzahl zu berechnen, müssen wir einfach jede Ziffer mit der zugehörigen 2er-Potenz ihrer Stelle (siehe rechts) multiplizieren. Am besten tun wir das von rechts nach links:
(111.1011)2 = 1⋅1 + 1⋅2 + 0⋅4 + 1⋅8 + 1⋅16 + 1⋅32 + 1⋅64= 123
Somit ergibt sich die Dezimaldarstellung von (111.1011)2 = 123
ggT mit Primfaktoren
Beispiel:
Bestimme den größten gemeinsamen Teiler von 264 und 132.
Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:
264
= 2 ⋅ 132
= 2 ⋅ 2 ⋅ 66
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 33
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 11
132
= 2 ⋅ 66
= 2 ⋅ 2 ⋅ 33
= 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 11
Jetzt gehen wir alle Primteiler, die in beiden Zerlegungen vorkommen, durch und stecken diese in ihrer gemeinsamen Potenz (also so oft, wie sie höchstens in beiden Zahlen vorkommen) in unsere neue Zahl:
2 ⋅ 2(die 2 kommt sowohl in 264 als auch 132 insgesamt 2 mal vor)
2 ⋅ 2 ⋅ 3(die 3 kommt sowohl in 264 als auch 132 insgesamt 1 mal vor)
2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 11(die 11 kommt sowohl in 264 als auch 132 insgesamt 1 mal vor)
Da 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 11 = 132 in beiden Primfaktorzerlegungen vorkommt, muss 132 auf jeden Fall ein Teiler von beiden Zahlen sein. Andererseits kann es keinen größeren gemeinsamen Teiler geben, denn sonst müsste ja in diesem größeren gemeinsamen Teiler noch ein weiterer gemeinsamer Primfaktor sein.
Unser größter gemeinsamer Teiler von 264 und 132 ist somit :
ggT(264,132) = 132
kgV mit Primfaktoren
Beispiel:
Bestimme das kleinste gemeinsame Vielfache von 42 und 72.
Wir erstellen zuerst die Primfaktorzerlegungen von den beiden Zahlen:
42
= 2 ⋅ 21
= 2 ⋅ 3 ⋅ 7
72
= 2 ⋅ 36
= 2 ⋅ 2 ⋅ 18
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 9
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3
Jetzt gehen wir jeden Primteiler, der in einer den beiden Zerlegungen vorkommt, durch und stecken diesen in seiner maximalen Potenz (also so oft, wie er höchstens in einer Zahl vorkommt) in unsere neue Zahl:
2 ⋅ 2 ⋅ 2(die 2 kommt in 72 insgesamt 3 mal vor)
2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3(die 3 kommt in 72 insgesamt 2 mal vor)
2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 7(die 7 kommt in 42 insgesamt 1 mal vor)
In 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3 ⋅ 3 ⋅ 7 = 504 sind nun alle Primteiler von 42 und alle Primteiler von 72 enthalten. Also ist 504 ein Vielfaches von 42 und 72. Es muss auch das kleinste sein, denn bei einer noch kleineren Zahl würde mindestens ein Primfaktor von 42 oder 72 fehlen.
Das kleinste gemeinsame Vielfache von 42 und 72 ist somit :
kgV(42,72) = 504
ggT mit Euklid' schem Algor.
Beispiel:
Berechne mit Hilfe des Euklid'schen Algorithmus den größten gemeinsamen Teiler von 99 und 126.
Berechnung des größten gemeinsamen Teilers von 99 und 126
| =>99 | = 0⋅126 + 99 |
| =>126 | = 1⋅99 + 27 |
| =>99 | = 3⋅27 + 18 |
| =>27 | = 1⋅18 + 9 |
| =>18 | = 2⋅9 + 0 |
also gilt: ggt(99,126)=9
Binär und Hexdezimal aus Dezimal
Beispiel:
Gib die Zahl 162 sowohl im Binär- als auch im Hexdezimalsystem an.
Zuerst versuchen wir Schritt für Schritt die Zahl 162 als Summe von 2er-Potenzen (siehe rechts) zu schreiben:
162 = 128 + 34 = 128 + 32 + 2
= 1⋅128 + 0⋅64 + 1⋅32 + 0⋅16 + 0⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1
Somit ergibt sich die Binärdarstellung von 162 = (1010.0010)2
Um die Zahl 162 als Hexadzimalzahl auszugeben, gibt es zwei Möglichkeiten:
Theoretisch könnte man 162 wieder als Summe von 16er-Potenzen zerlegen und so die Koeffizienten vor den 16er-Potenzen als Hexadezimalzahl erhalten.
Wenn man bereits die Binärzahl hat, gibt es aber einen schnelleren Weg;
Jeder 4-er-Block wird in eine Hexadezimalzahl umgewandelt und diese werden hintereinander gesetzt:
(1010)2 = 1⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1 = 10 = (A)16
(0010)2 = 0⋅8 + 0⋅4 + 1⋅2 + 0⋅1 = 2 = (2)16
Somit ergibt sich die Hexadezimaldarstellung von (1010.0010)2 = (A2)16
alle Teiler einer Zahl
Beispiel:
Bestimme alle Teiler von 30 an:
Wir suchen alle Teiler von 30. Dabei beginnen wir mit der 1 und testen die weiteren Zahlen.
Wenn eine Zahl ein Teiler von 30 ist, teilen wir 30 durch diese Zahl und erhalten so automatisch einen weiteren Teiler. Wir erhalten so also immer Teiler-Paare mit einem größerem und einem kleineren Teiler (die multipliziert wieder 30 ergeben).
Somit genügt es, nur die kleineren Teiler zu finden, weil wir ja so die Größeren automatisch mit erhalten.
1 ist Teiler von 30, denn 30 = 1 ⋅ 30, also ist auch 30 ein Teiler.
2 ist Teiler von 30, denn 30 = 2 ⋅ 15, also ist auch 15 ein Teiler.
3 ist Teiler von 30, denn 30 = 3 ⋅ 10, also ist auch 10 ein Teiler.
4 ist kein Teiler von 30, denn 30 = 4 ⋅ 7 + 2.
5 ist Teiler von 30, denn 30 = 5 ⋅ 6, also ist auch 6 ein Teiler.
Jetzt können wir das Ausprobieren beenden, weil wir ja bereits 6 bei den größeren Teiler drin haben, also kann es jetzt keine weiteren (kleine) Teiler mehr geben.
Richtig sortiert ergibt sich also für die Teilermenge von 30:
1, 2, 3, 5, 6, 10, 15, 30
Teilbarkeitsregeln rückwärts
Beispiel:
Bestimme eine Ziffer, die man für das Kästchen ⬜ einsetzen kann, damit 4⬜8 sowohl durch 3 als auch durch 4 teilbar ist.
Wir schauen zuerst, welche Ziffern möglich sind, dass die Zahl durch 4 teilbar ist.
Dazu müssen wir ja nur die letzten beiden Stellen betrachten, also ⬜8.
Da an der letzten Stelle eine 8 steht, muss an der vorletzten Stelle eine gerade Zahl (also 0, 2, 4, 6 oder 8) stehen, damit sie durch 4 teilbar ist (weil eben nur 08, 28, 48, 68, 88 durch 4 teilbar sind).
Diese verbleibenden Möglichkeiten überprüfen wir nun noch auf Teilbarkeit durch 3.
0: Dann wäre die Zahl 408, für die Quersumme gilt dann: 4 + 0 + 8 = 12, also durch 3 teilbar.
2: Dann wäre die Zahl 428, für die Quersumme gilt dann: 4 + 2 + 8 = 14, also nicht durch 3 teilbar.
4: Dann wäre die Zahl 448, für die Quersumme gilt dann: 4 + 4 + 8 = 16, also nicht durch 3 teilbar.
6: Dann wäre die Zahl 468, für die Quersumme gilt dann: 4 + 6 + 8 = 18, also durch 3 teilbar.
8: Dann wäre die Zahl 488, für die Quersumme gilt dann: 4 + 8 + 8 = 20, also nicht durch 3 teilbar.
Die möglichen Ziffern sind also 0 und 6.
Summe von Primzahlen
Beispiel:
Schreibe 60 als Summe von zwei Primzahlen:
Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie mit einer weiteren Primzahl die Summe von 60 bilden:
2 + 58 = 60, dabei ist 58 aber keine Primzahl
3 + 57 = 60, dabei ist 57 aber keine Primzahl
5 + 55 = 60, dabei ist 55 aber keine Primzahl
7 + 53 = 60, dabei ist 53 auch eine Primzahl
7 und 53 wären also zwei Primzahlen mit 7 + 53 = 60
Primfaktorzerlegung
Beispiel:
Bestimme die Primfaktorzerlegung von 24 :
Wir testen der Reihe nach alle Primzahlen, ob sie Teiler von 24 sind und zerlegen dann immer die Zahl in die Primzahl und den anderen Faktor:
24
= 2 ⋅ 12
= 2 ⋅ 2 ⋅ 6
= 2 ⋅ 2 ⋅ 2 ⋅ 3
